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在全球氣候變化背景下，魚類資源過度利用與水生態系統退化等多重環境壓力正日益嚴重威脅著漁業水域食物可持續產出與水生態系統健康。其中，人類活動造成的營養物質快速積累在水生生態系統中引起了廣泛的生態問題，由此產生的富營養化極大改變了全球魚類群落。魚類群落由具有不同功能性狀的物種組成，而物種的功能性狀決定了一個物種在特定生物與非生物環境條件下的生長、存活、攝食、繁殖、行為等特征，反映了物種與非生物環境因子及生物間相互作用的關系，直接影響生態系統的結構與功能。然而，鮮有研究探討富營養化作為重要的環境過濾器如何作用于魚類功能性狀和功能結構。
中國科學院水生生物研究所研究人員選取了位于長江流域江漢湖群的26個不同富營養化水平的淺水湖泊，從2017-2019年開展了連續同步野外定量觀測，研究了富營養化對魚類分類學多樣性、功能多樣性及功能性狀等方面的影響。
該研究證實了富營養化是影響魚類群落結構的重要因素，一方面導致魚類總生物量增加和功能多樣性降低，但對物種豐富度影響不大。另一方面導致不同種類優勢關系發生轉變，少數物種優勢度顯著增加（圖1）。
圖1 富營養化對湖泊魚類群落結構的影響機制
該研究深入探討了富營養化對物種功能性狀的過濾作用。在對功能性狀的研究中，從魚類生活史策略、攝食營養和棲息生境選擇等方面揭示了魚類群落功能結構的變化（圖2）。富營養化造成的棲息生境退化，尤其是生物阻塞和水底缺氧等事件，導致許多依賴礫石生境（如棒花魚，Abbottina rivularis）或雙殼類進行繁殖和護幼行為（如鱊亞科和黑鰭鳈，Sarcocheilichthys nigripinnis）的魚類減少。同時，富營養化顯著改變了湖泊的食物資源與營養結構，特別是湖泊中上層以浮游動物（如似鱎，Toxabramis swinhonis）或小型魚類為食（如達氏鲌，Chanodichthys dabryi）的物種豐度顯著增加。總體而言，富營養化通過環境過濾，減少了受生境退化影響較大物種的多樣性，增加了耐受物種的功能性狀同質性，從而導致魚類群落功能簡化（圖1）。
圖2 環境變量對魚類群落功能性狀的影響
該研究不僅揭示了富營養化對長江流域湖泊魚類群落的影響機制，還將該研究的發現與歐洲（全世界富營養化對湖泊魚類群落影響研究最多的地區）的相關研究進行對比。結果顯示，中國和歐洲湖泊富營養化對魚類群落營養結構產生的影響有所不同，強調了特定進化歷史導致的魚類區系差異在理解魚類群落對環境脅迫響應過程中的重要作用。該項研究為富營養化湖泊的持續恢復和群落調控提供了科學依據。
該研究近期以“Eutrophication induces functional homogenization and traits filtering in Chinese lacustrine fish communities”為題在《Science of the Total Environment》上發表（https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2022.159651）。
該研究得到了國家重點研發計劃、國家自然科學基金、中科院青年創新促進會、湖北省技術創新專項（重大項目）等項目的資助。研究工作由中國科學院水生生物研究所與法國圖盧茲第三大學合作完成。水生所漁業生態學學科組博士生馮凱為論文的第一作者，王齊東副研究員為通訊作者。